사회기반시설(토목시설물)의 BIM 활용방안 · 로한최근의bim 기술의...

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사회기반시설은 토목, 건축, 전기, 설비, 기계, 조경 등 다양한 전 문분야가 모여서 하나의 물리적인 시스템을 구축하는 종합적인 성격을 지니고 있다. 따라서 전문분야 사이의 원활한 협업을 지원 하여 불필요한 손실을 줄이고 생산성을 높이기 위한 다양한 노력 지속적으로 수행되어 왔다. BIM(Building Information Modeling)은 이와 같은 노력의 일환으로 탄생된 하나의 도구이 방법론으로서 최근 급속하게 발전된 컴퓨팅 환경과 IT 응용기 술에 의해 그 활용성이 높아지고 있어 학계뿐만 아니라 산업계의 큰 주목을 받고 있다. BIM은 3차원 형상을 기반으로 시설물의 전 생애주기에 관련된 정보집합체를 구축하는 프로세스라 있다. 이러한 정보집합 체는 3차원 형상을 기반으로 하는 정보의 시각화는 물론이고, 사 물량 공사비의 산정, 건설공법의 결정, 공종간의 간섭검토, 설계 준공도서의 작성, 2차원 도면에 익숙하지 않은 민원인 또 는 관리자와의 의사소통에 이르기까지 다양하게 활용될 수 있는 장점을 가지고 있다. 최근 조달청이 2012년부터 건축분야 500억 원 이상의 턴키 및 현상설계에 BIM을 의무적으로 적용하겠다고 보도하는 등 주요 공공기관은 BIM 설계에 대한 효율성에 많은 신뢰도를 가지는 모 습을 보이고 있다. 이와 더불어 국토해양부는 뒤쳐진 건설분야 기 술수준을 2015년까지 세계 7위 수준, 해외시장 점유율 10%까지 향상시키는 것을 목표로 IT기술 도입 관련 의무조항 등을 도입하 고 있어 토목공학 중심의 사회기반시설 건설사업에도 BIM이 도 입되는 것은 시간문제라 할 수 있다. 본고에서는 토목공학 기술이 중심이 되는 사회기반시설을 대상으 최근의 BIM 기술의 활용사례를 소개하고, 앞으로의 발전방 향에 대해 논의하고자 한다. 토목공사 전체 사업비 중 토공이 차지하는 비율이 구조물 공사비 에 비해 작지 않을뿐더러 공사비 절감 측면에서도 절토 및 성토량 조절, 사토처리 등 지층 및 지형 형태를 잘 파악하고 공사계획 수립한다면 효과를 있다. 따라서 측량자료가 충분하 않은 해외 공사, 2차원 도면으로 처리하기에는 수작업 양이 많 대규모 토공처리계획, 초기단계에서 수시로 변경해야 하는 토 공처리계획 등에 3D 기반의 BIM 기술을 적용하여 보다 신속, 정 확하고 다양한 검토를 수행할 있다(현대건설, 2009; GS건설, 2010a; GS건설, 2010b). 2-1. 측량 및 지반조사 토목사업 계획을 수립하는 단계에서 현지의 물리적인 현황을 파악 하기 위해 실시하는 조사들 중 대표적인 2가지의 조사가 지표측량 지반 데이터 조사이다. 우리나라에서는 이미 1995년부터 국가 지리정보시스템(NGIS) 사업을 통해 수치지도 제작이 추진되어 현 1:5,000 지형도 16,456도엽, 1:25,000 지형도 786도엽이 제작 되어 캐드(CAD) 형태로 온라인 및 오프라인으로 판매되고 있다. 그러나 이런 수치지도에도 초기 제작당시 기술과 인력의 문제로 다소 정확성의 문제와 오류를 내포하고 있으며, 현장측량의 결과 예상치 못한 작업상 오류까지 내포하고 있는데, [그림 1]의 사 9 2011 AUTUMN 1. 머리말 2. 토공사의 BIM 적용사례 사회기반시설(토목시설물)의 BIM 활용방안 이상호 연세대학교 토목·환경공학과 교수 전화 02-2123-4298 E-mail [email protected] 김봉근 토탈페이브시스템 부장 전화 031-709-6293 E-mail [email protected] 김성훈 IDM 부사장 전화 02-529-0301 E-mail [email protected] 이혁진 니트로소프트(주) 부장 전화 02-546-4454 E-mail [email protected] ▶▶ 특집기획- 건설 新패러다임 BIM 특집

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Page 1: 사회기반시설(토목시설물)의 BIM 활용방안 · 로한최근의bim 기술의 활용사례를소개하고, 앞으로의발전방 향에대해논의하고자한다. 토목공사전체사업비중토공이차지하는비율이구조물공사비

사회기반시설은 토목, 건축, 전기, 설비, 기계, 조경 등 다양한 전

문분야가 모여서 하나의 물리적인 시스템을 구축하는 종합적인

성격을지니고있다. 따라서전문분야사이의원활한협업을지원

하여불필요한손실을줄이고생산성을높이기위한다양한노력

이 지속적으로 수행되어 왔다. BIM(Building Information

Modeling)은 이와 같은 노력의 일환으로 탄생된 하나의 도구이

자 방법론으로서 최근 급속하게 발전된 컴퓨팅 환경과 IT 응용기

술에의해그활용성이높아지고있어학계뿐만아니라산업계의

큰주목을받고있다.

BIM은 3차원 형상을 기반으로 시설물의 전 생애주기에 관련된

정보집합체를 구축하는 프로세스라 할 수 있다. 이러한 정보집합

체는 3차원형상을기반으로하는정보의시각화는물론이고, 사

업 물량 및 공사비의 산정, 건설공법의 결정, 공종간의 간섭검토,

설계및준공도서의작성, 2차원도면에익숙하지않은민원인또

는 관리자와의 의사소통에 이르기까지 다양하게 활용될 수 있는

장점을가지고있다.

최근 조달청이 2012년부터 건축분야 500억 원 이상의 턴키 및

현상설계에 BIM을 의무적으로 적용하겠다고 보도하는 등 주요

공공기관은 BIM 설계에 대한 효율성에 많은 신뢰도를 가지는 모

습을보이고있다. 이와더불어국토해양부는뒤쳐진건설분야기

술수준을 2015년까지 세계 7위 수준, 해외시장 점유율 10%까지

향상시키는것을목표로 IT기술 도입관련의무조항등을도입하

고 있어 토목공학 중심의 사회기반시설 건설사업에도 BIM이 도

입되는것은시간문제라할수있다.

본고에서는토목공학기술이중심이되는사회기반시설을대상으

로한최근의 BIM 기술의활용사례를소개하고, 앞으로의발전방

향에대해논의하고자한다.

토목공사전체사업비중토공이차지하는비율이구조물공사비

에비해작지않을뿐더러공사비절감측면에서도절토및성토량

의조절, 사토처리등지층및지형형태를잘파악하고공사계획

을 수립한다면 큰 효과를 볼 수 있다. 따라서 측량자료가 충분하

지않은해외공사, 2차원도면으로처리하기에는수작업양이많

은 대규모 토공처리계획, 초기단계에서 수시로 변경해야 하는 토

공처리계획등에 3D 기반의 BIM 기술을 적용하여 보다 신속, 정

확하고 다양한 검토를 수행할 수 있다(현대건설, 2009; GS건설,

2010a; GS건설, 2010b).

2-1. 측량및지반조사

토목사업계획을수립하는단계에서현지의물리적인현황을파악

하기위해실시하는조사들중대표적인2가지의조사가지표측량

과지반데이터조사이다. 우리나라에서는이미 1995년부터국가

지리정보시스템(NGIS) 사업을 통해 수치지도 제작이 추진되어 현

재 1:5,000 지형도 16,456도엽, 1:25,000 지형도 786도엽이제작

되어캐드(CAD) 형태로온라인및오프라인으로판매되고있다.

그러나 이런 수치지도에도 초기 제작당시 기술과 인력의 문제로

다소 정확성의 문제와 오류를 내포하고 있으며, 현장측량의 결과

도 예상치 못한 작업상 오류까지 내포하고 있는데, [그림 1]의 사

92011 AUTUMN

1.머리말

2.토공사의BIM 적용사례

사회기반시설(토목시설물)의BIM 활용방안

글이상호 \ 연세대학교토목·환경공학과교수 \ 전화 02-2123-4298 \ E-mail [email protected]

글김봉근 \ 토탈페이브시스템부장 \ 전화 031-709-6293 \ E-mail [email protected]

글김성훈 \ IDM 부사장 \ 전화 02-529-0301 \ E-mail [email protected]

글이혁진 \ 니트로소프트(주) 부장 \ 전화 02-546-4454 \ E-mail [email protected]

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례와 같이 측량결과 3차원으로 표현해 보면 이러한 오류 요소들

을시각적으로나타낼수있다. 3차원의지형모델은이러한오류

를 시각적으로 쉽게 파악하여 제거할 수 있도록 지원하고, 이는

다시설계단계에서보다정확한기초데이터를활용할수있는환

경구축에영향을미친다.

한편, [그림 2]의 사례에서보는바와같이지반조사결과의시각

화를 통해 원지형의 표고 값과 지반조사 결과를 비교할 수 있으

며, 이를 통해 보링위치 및 지표면의 높이 값을 검증할 수 있다.

그리고 오류가발생한부분은재측량및현장조사를재실시할수

있어 3차원 형상 가시화는 지반 데이터의 정확성 향상에도 기여

할수있음을알수있다.

또한, 지반조사데이터의 3차원시각화를수행함에있어각지층

이 이루는 면을 추정할 수 있는데, 사방으로 흩어져 있는 데이터

값을 인위적으로만 추측하기보다는 BIM 툴을 이용하여 원지형을

고려한 3차원의지층을만들어서정보를취득하면근사치에가까

운결과를시각화할수있다. 그리고 3차원객체로표현되는주상

도에 현장사진과 시추주상도 보고서 DB(Database)를 연결할 수

있으며, 이에따라화면에서원기둥으로표현된주상도객체를선

택하면 시추공 번호, 좌표 데이터, 조사 표고 데이터, 사진, 문서

등 각종 정보의 열람이 가능하여 엔지니어링 데이터의 조회시간

을단축할수있다.

2-2. 기초, 지하수위분석및암별토공량

지반조사 결과에 대한 3차원 모델에 계획 굴착면이 더해지면 적

절한지지력을확보하기위한기초종류의판단에활용할수있으

며, 여기에 [그림 3]에 나타낸 바와 같이 지하수위면을 추가하는

경우 [그림 4]에 나타낸 바와 같이 구조물의 양압력 및 방수·배

수계획에도활용할수있다.

이러한 계획 수립과 함께 각 지층별로 3차원으로 생성한 지반모

델은토사, 풍화암, 연암, 경암과같이각지층의체적을기반으로

토량의 산출이 가능하며([그림 5] 참조), 주변지역의 소음 영향을

고려한발파공법별암량까지도산출할수있다.

이와 같은 사례에서 2차원 도면을 이용하는 기존의 방식에 따른

토공량과 BIM 툴을 이용하여 산정한 토공량을 비교한 결과 5%

이내의유사한결과값을확인할수있었다. 이 오차는 2차원 도

면을이용한보간법에서오는차이와시작과끝단면에서발생하

10 건설기술쌍용

[그림 1] 현장측량오류분석 [그림 2] 지반조사결과의시각화및지층단면

[그림 4] 양압력및배수·방수검토사례[그림 3] 지하수면의3D 모델생성사례

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는 토량의 오차였으며, BIM 툴을 이용하는 경우가 보다 정확한

결과를생성하였다.

또한, 3차원 지형모델로부터종단및횡단에대한도면작성이자

동화될수있으므로발주기관에서요구하는기존 2차원의도면을

작성하는데 있어 엔지니어의 시간과 노력을 줄여 줄 수 있다. 이

는 초기단계에서설계제시안이많을경우그리고사업의규모가

큰경우보다큰효과를얻을수있으며, 반복적이고기능적인시

간을줄여엔지니어들이기술적인분야에집중할수있도록도와

준다.

[그림 6]은구조물의기초를판단하기위해수행한모델링사례를

나타낸것이다. 이를위해수치지도를이용하여오류를제거한원

지형모델에구조물기초굴착및터파기상세모델을작성하여토

공부분과구조물계획부분의일치성을검증하였다. 이를기반으

로 정확한 토공량을 산정할 수 있었으며, 구조물의 독립 기초와

매트기초의구분을확연하게표현할수있었다. 또한터파기기울

기까지모델링하여시공시터파기형태와위치를시각적으로판

단할 수 있었고, 이는 시공계획 및 관리에 참조할 수 있다([그림

6] 참조).

이와 같은 3차원 계획면 모델이 가지는 장점은 절토 및 성토 시

의 토공범위를 복잡한 지형에서도 신속하고 정확하게 표현해줄

수있다는것이며, 이는 터널갱문의토공처리, 댐 공사의침수범

위 및 저수용량 분석, 대단지 플랜트 공사의 토공처리 등과 같은

엔지니어가쉽게추정하기어려운부분에서효용성이높다.

2-3. 흙막이설계

복잡한 구조물 공사를 위한 흙막이 설계에서는 계획 및 간섭, 지

층과 지하수를 복합적으로 구성하여 설계해야 하며, 이를 근간으

로 해석과 도면이 상호 연동되어야 한다. 특히, 구조체와 흙막이

설계를각기다른업체또는부서에서수행할경우상호간섭으로

인하여 시공 중 설계 변경이 빈번히 발생하는데, 이를 동시에 해

소하는방법은 3차원모델이적합하며, 이모델에서전개도, 단면

도, 수량, 기존지장물과의간섭, 공법의적합성및계측계획의적

절성등의결과는기대이상의효과를발휘한다([그림 7] 참조).

2-4. 우수및오수의계획

[그림 8]은 우수 및오수관로에대한 3차원 모델링사례를나타

낸것이다. [그림 8]에 나타낸 바와같이우수및오수관로의설

계를 3차원으로 수행하면, 원지반 및 계획면과의 상호관계 분석,

맨홀 및 관로의 적정 배치, 관로 물량과 종횡단도를 자동으로 작

성할수있다.

관로의 물량작성시국내에서는맨홀과맨홀의중앙부까지의관

로의길이를산출하는반면, BIM 툴에서는맨홀의단부에서다음

맨홀의 단부까지의 물량을 산출하여 그 길이가 미세하게 차이가

발생할수있다. 그러나기존에는 2차원의평면과종단을각각다

른 도면으로 이해하여 주변 지장물과의 간섭 여부를 머릿속에서

상상해서검토해야했던반면, 주변 지형, 건축구조물및각종지

장물과 함께 우수 및 오수 관로를 3차원으로 시각화하면 상호간

112011 AUTUMN

[그림 5] 지층별토공량산출사례

[그림 6] 기초터파기모델

[그림 7] 흙막이와계측기의설계지원사례

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의간섭여부를보다쉽게확인할수있다. 또한최근개발된BIM

툴은CAD 도면과연계한관로의관망해석기능이구현되어있어

관경, 길이, 경사를 신속하게 보완해주는 설계자동화에도 기여할

것으로보인다.

초창기에 토목구조물을 대상으로 한 BIM 기술은 주로 구조분야,

그중에도교량분야에집중되어있었다. 초기의적용된기술은교

량의 3차원 상세 모델링을 통해 케이블과 정착구의 간섭문제 해

결과같은시공성검토나시공단계시뮬레이션을통한사업의이

해도증진정도의수준에지나지않았다. 이후 2009년말, 4대강

살리기 등 대형 국가사업이 동시 다발적으로 진행되면서 발주처

와 시공사는 효과적인 공사관리 및 시공계획의 방안으로 BIM을

도입하기시작했고, 이러한몇몇사례가알려지고그에따른관심

이 증대되면서 다양한 분야로 BIM의 적용성이 검토되기 시작하

였다(김용한 외, 2008; 김인원 외, 2010; 조병구 외, 2010; 심창

수외, 2010).

최근에는 교량이나 수자원 분야 외에 지하철 및 철도 분야는 물론,

도로, 단지, 터널 및 항만 분야 등 거의 모든 토목분야로 확대되고

있다. <표 1>은 최근에 적용된 다양한 사례를 분석하여 토목분야별

BIM이적용된내용과효과를정리한것이며, 본고에서는교량, 철도

및지하철, 그리고수자원시설에적용된사례를소개하고자한다.

3-1. 교량분야

BIM 설계기법에따른 3차원교량구조물모델링은구조물의계획

을 수립하는 데 전체적인 형상 검토 및 경관 분석에 효과적으로

활용될수있다. [그림 9]는 주변지형을포함한교량구조물의 3

차원모델구축사례를나타낸것이다.

[그림 10]은 실시설계 도면을 시공 전에 검토하여 도면의 오류를

찾아내고현장에반영하여수량검토및거푸집계획을검토한사

례를나타낸것이다. 구조물의형상이복잡한경우이해부족으로

인해 잘못된 도면을 작성하게 되는 경우가 빈번하기 때문에 3차

원모델을이용한이해와보완이필요하다.

또한, [그림 11]에 나타낸바와같이 3차원 모델을활용하여복잡

한 형상의 구조물에 대해 정확한 수량을 산출할 수 있으며, 이를

통해 기존 설계자료의 수량 오차를 수정할 수 있고, 보다 정확한

수량을산출할수있으므로국내외건설공사입찰시최종공사가

격을결정하는데도움을줄수있다.

12 건설기술쌍용

[그림 8] 우수및오수관로모델과수량산출사례

[그림 9] 3차원교량모델구축

3.토목구조물의BIM 적용사례

종류 BIM 적용내용 적용효과

구조/교량 간섭및시공성검토, 장비운영계획검토, 주요가시설계획, 거푸집및철근조립검토 Mock-up 비용절감, 철근량최적화

도로/철도 토공량검토/유동계획, 교통처리검토, 부대공계획, 장비운영및조합최적화 토공유동최적화, 장비최적운영

지하철 지하가시설검토, 출입구및환기구등돌출물검토, 기존구조물연결및지장물간섭검토 가시설계획최적화, 지장물이설계획

터널 갱구부상세검토, 터널내장비운영검토, 발파암및버럭처리계획, 터널내계측관리 주요접합부시공계획, 장비최적운영

수자원 하천준설량검토, 기계설비간섭검토, 수자원구조물배치및시공성검토 준설량최적화, 설비간섭사전해결

항만 대형콘크리트구조물의철근조립검토/철근VE, 유틸리티관망시설검토, 준설량검토 철근량최적화, 토공유동최적화

단지 토공량검토/유동계획, 추가도면추출, 지하유틸리티관망검토 토공유동최적화, 관망간섭사전해결

표 1 토목공사의종류별BIM 활용효과

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한편, 최근에 도입되고 있는 모델링 기술은 물량에 관한 정보를

포함하고있기때문에필요한경우전체물량을산출하는데사용

할수있고, 여기에단가정보까지포함하고있을경우전체공사

비까지 쉽게 계산할 수 있다(Kymmell, 2008). 3차원 모델을 공

정 데이터와 연계한 4D 시뮬레이션 과정을 통해 공정관리를 할

수있고, 여기에내역정보까지연계한 5D 시뮬레이션으로기성관

리까지할수있게된다.

BIM을 이용한 공사관리는 관리자에게 시간과 공간의 맥락에서

작업내용을 논의할 수 있게 할뿐만 아니라 시각적으로 시공계획

및기성관리를할수있도록해준다. 4D 및 5D 시뮬레이션은잠

재적병목현상을알아내는의사소통의도구와협업을증진시키는

수단으로 사용되며, 공사기간의 변화에 따른 변경 보고용 문서를

보다 빠르고 쉽게 관리할 수 있도록 한다. [그림 12]는 교량 시공

현장에서적용한웹기반5D 사례를나타낸것이다.

3-2. 철도분야

철도의기본계획단계에서는 3차원지형을기반으로노선의타당

성을 검토하는 용도로 활용될 수 있다. 측량 데이터를 이용하여

디지털 지형도를 구성하고 이로부터 가상의 현장을 구축하여 구

조물배치등을검토할수있다. [그림 13]은수치지형에항공사진

을입혀사실감을살린가상현장이며, 측량된데이터를반영하여

기초터파기후구조물을배치한모습을나타낸것이다.

철도구조물역시 3차원배근을통해공사전시공성을검토하고

수량산출에반영할수있다. 3차원배근이완료되면, 간섭되는부

위를 찾고 콘크리트 3차원 모델에 넣어서 형상검토를 수행한다.

[그림 14]는 설계 오류가 수정되어완성된 3차원 배근 모델로 단

순한형상모델이아닌철근상세규정과규격정보가포함된모

델이며수량및재료표산출에도활용된다.

또한, 3차원 모델을 이용한 가상현실기법은 공사의 위험요소를

사전에제거하는데큰도움을줄수있다. [그림 15]는자기부상열

차의전후면해치를통한대피방안과측면출입구를통한대피방

안을 사용자 측면에서 가상현실체험을 실시하여 그 안전성과 위

험요소를 사전에 검토한 사례이다. 이와 같이 3차원 정보모델을

활용한 능동적 시뮬레이션은 작업자의 안전관리, 장비의 작업성

평가, 안전관리자의 안전장치 효용성 평가 등에 효과적으로 활용

될수있다.

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[그림 10] 설계도면의오류검토

[그림 11] 3D 모델을이용한수량산출

[그림 12] 웹기반 5D 적용사례

[그림 13] 측량데이터를이용한구조물배치

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3-3. 지하철분야

현재 토목분야에서는 구조물 라이브러리가 잘 구축되어 있지 못

하기 때문에 2차원 도면을 기반으로 3차원 모델을 신규로 구축

하는경우가대부분이며, [그림 16]에나타낸바와같이이과정에

서 다양한 설계검토가 이루어진다. 엔지니어의 직관에 의존해 작

성되는일반도및상세도는그정확성에문제가많이발생하여공

사중도면오류에의한시공품질저하나설계 A/S로 인한 공기

지연, 심한경우에는재시공등이발생하기도한다.

[그림 17]은지하철구조물에적용된 3차원모델링을통한설계검

토사례를나타낸것으로, 정거장출입구나환기구의구조물간섭

등 설계단계에서 파악되지 못한 사항이 착공준비 중에 파악되어

신속히 도면 수정이 이루어질 수 있었으며, 공사 중 발생 가능한

설계변경등을사전에제거할수있었다.

[그림 18]은 정거장 구조물의 철근 3차원 모델을 통해 복잡부의

시공성을 사전에 검토한 사례를 나타낸 것으로 3차원 검토를 통

해변경된철근배근과기타장치모델은 2차원상세도면작성시

반영된다.

14 건설기술쌍용

[그림 14] 고속철도교각3D 철근배근

[그림 16] 3D 지하철구조물을통한2D 도면검토

[그림 15] 가상현실기법을이용한대피방안검토

[그림 17] 지하철구조물3D 설계검토

[그림 18] 3D 철근전체모델구축

a. 전체철근상세모델

b. 상세모델검토

Page 7: 사회기반시설(토목시설물)의 BIM 활용방안 · 로한최근의bim 기술의 활용사례를소개하고, 앞으로의발전방 향에대해논의하고자한다. 토목공사전체사업비중토공이차지하는비율이구조물공사비

[그림 19]는 지장물이 복잡한 도심지 지하철 공사로 교통처리 계

획과구조물공사를 4D 시뮬레이션을통해적용한사례를나타낸

것이다. 이와 같이 작성된 4D 시뮬레이션 모델은 잠재적 병목현

상을 알아내는 의사소통의 도구로서 그리고 협업을 증진시키는

수단으로사용될수있다.

3-4. 수자원분야

최근대형수자원관련사업이전체토목사업에서차지하는비중

이 상대적으로 커짐에 따라 다양한 엔지니어링 기술을 접목시킨

사전시뮬레이션기능을구현할수있는 BIM의역할이커지고있

다. 최근 4대강 살리기 사업, 경인 아라뱃길 사업, 영산강 하구둑

구조개선 사업, 새만금 방수제 사업, 영주 다목적댐 사업, 보현산

댐사업등많은수자원관련사업에BIM 기술이다양하게적용되

었으며, 이를통해다양한효과가나타나고있다. [그림 20]은 4대

강관련사업을통해구축된BIM 시스템사례를나타낸것이다.

[그림 21] 및 [그림 22]는우기시유수전환과수문작동시뮬레이

션을통해홍수시자연재해피해저감대책마련등방재분야에

서도효과적으로활용될수있음을보여주고있다.

공공발주가 대부분인 토목시설물 분야에 BIM을 적용하게 되면

프로젝트의 이해도를 증진시킬 뿐만 아니라 통합 자료관리가 효

율적으로 이루어져 발주자, 시공사, 설계사 등 프로젝트 참여자

입장에서다양한이득을볼수있을것으로전망된다.

앞서 살펴본 여러 사례와 같이 토목시설의 3차원 형상모델을 구

축하는과정에서 2차원도면을기반으로정의된여러설계오류를

찾아낼수있으며, 그결과물은다양한참여자의프로젝트이해도

를 증진시키고 업무의 효율성을 높이는데 효과적으로 활용될 수

있음을알수있다. 다만, 건축분야에비해현재토목시설물분야

에서 적용되는 BIM 기술은 아직 미진한 부분이 많으며, 향후 발

전되어야할주요사항을기술하면다음과같다(이상호, 2010).

152011 AUTUMN

[그림 19] 지하철공사4D 시뮬레이션

[그림 21] 시공중유수전환시뮬레이션

[그림 22] 홍수량에따른수문조작시뮬레이션

[그림 20] 4대강관련사업에서의BIM 적용사례

4.향후발전방향

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먼저, 토목시설물의 3차원 형상화에만 그치는 것이 아닌 정보집

합체를 구축하기 위한 기술개발이 필요하다. 3차원 모델에 다양

한 정보를 연계하기 위해서는 무엇보다 먼저 토목시설물을 이루

는 구성요소와 구성체계를 컴퓨터가 식별할 수 있도록 체계화할

필요가 있다. 건축분야에서 사용되는 BIM 툴들은 건축물의 구역,

층, 공간, 물리적인 구성요소들을 체계적으로 구성할 수 있도록

지원한다. 따라서 다양한 정보들이 각 구성요소에 매핑되어 관리

될 수 있으며, 모델 상에서 트리형태의 구성체계 표현이 가능하

다. 일부제조산업에서사용하는프로그램에서표현하는트리형태

의 구성체계 표현은 3차원 요소의 구성체계에 대한 표현일 뿐이

며, 해당 3차원 요소가 토목구조물의 어느 구성요소에 해당하는

지의여부는사람에의해판독될수밖에없다.

토목시설물의 구성체계가 컴퓨터에 의해 식별될 수 있도록 체계

화를 수행한 이후 각 구성요소에 대한 라이브러리가 개발되어야

한다. 건축분야에서사용되는라이브러리는형상타입만이아닌재

료정보가 함께 연계되어 있으며, 구성요소간의 관계가 미리 설정

되어있어전형적인건축물에대한모델을구축하고개략적인물

량을산출하는경우많은시간을필요로하지않는다. 토목시설물

의경우형상자체의정형화가어렵기때문에표준화된형상라이

브러리 제공도 중요하지만 구성요소간의 관계정립에 의해 보다

쉽게 3차원 형상의 수정 및 변형이 가능하도록 지원하는 기술개

발이필요할것으로판단된다.

또한, BIM 기술들이 보다 확산되기 위해서는 토목구조물에 대한

모델정보를상호공유하거나교환하기위한표준포맷이개발되어

야 한다. 건축분야는 다양한 벤더사의 지원을 받는 IFC(Industry

Foundation Classes)라는 표준이개발되어있다. 구조해석에사

용되는 SAP2000을 포함해 대부분의 건축분야 BIM 툴이 현재

IFC2x3을 지원하고 있다. IFC는 정보모델의 상호운용성을 증진

시키기위해개발되었다. 정보모델의상호운용성이란한번구축된

모델은최소의작업을거쳐다른응용분야의목적에맞게재활용

할 수 있는 속성을 의미한다. 또한, IFC는 개방형 표준으로서 현

재 우리나라를 포함한 여러 나라에서 발주처의 공식 납품포맷으

로활용되고있다(Jernigan, 2008).

그러나 사회기반시설 분야에서는 토목구조물 모델을 표현할 수

있는표준포맷이실무에서사용하기에부족하거나부재하기때문

에 실무에서 구축된 모델의 상호운용성을 높이기 위해서는 동일

한소프트웨어제품군을사용해야한다. 이는곧시공사나설계사

가 다양한 협력사와 협업체계를 구축하는데 있어 걸림돌로 작용

되며, 특히 발주처 입장에서는 특정 벤더사의 소프트웨어 포맷을

지정할수밖에없는결과를가져온다.

이외에도토목시설물의건설사업에BIM 기술을효과적으로도입

하기 위해서는 참여자들의 기술변화를 위한 적극적인 노력뿐만

아니라 이와 관련된 제도 개선, 발주방식의 변화, 교육과정 확립

등의여러노력이병행되어야할것이다.

지금까지국내의토목공학기술은부족한사회기반시설물을안전

하고저렴하며신속하게만들어내는하드웨어적측면에집중하여

왔으며 이와 관련한 국제수준의 기술력을 확보하고 있다. 앞으로

는 보다 안전하고 더 좋은 품질의 사회기반시설물을 만들어내는

것뿐만 아니라 시설물의 계획/설계/시공과정에서 생성되는 생애

주기정보를 바탕으로 시설물의 효율적인 운영 및 유지관리가 지

식정보기반으로가능하도록기술을연계발전시켜나가야할것

이다. 건설산업이이러한신지식서비스산업으로발전하기위해서

는새로운기술도입이절실히필요한시점이며, BIM은이를위한

핵심기술중하나로판단된다.

현재건설산업에접목되고있는 BIM 기술은오랜기간동안많은

시행착오를거치며이루어낸첨단의건설IT 융합기술이다. 그러나

아직까지 BIM 기술은 넓은 영역에 걸쳐 퍼져있는 모든 토목시설

물에적용되기에는지원표준을비롯한여러기술적요소가부족

한것이사실이며, 또한기술을이끌어갈전문가의부족과더불어

인력양성 시스템, 적용제도와 같은 인프라가 충분히 갖추어지지

못한 것도 사실이다. 다양한 형태의 BIM 기술 시도를 통해 토목

시설물분야에적합한새로운기술이앞으로개발될수있을것이

며, 이러한 기술을 이끄는 기업이 향후 신지식서비스로서의 건설

산업을이끄는선도적인역할을담당할것으로생각된다.

16 건설기술쌍용

5.맺음말

참고문헌

➊김용한, 김성훈, 추연우, 김한도(2008), 구조물정보모델을이용한3차원스마트설계, 대

한토목학회지, 56(7), pp.18∼23.

➋김인원, 김성훈 (2010), 철도분야의BIM 적용, CAD & Graphics, 2010(9), pp.95∼97.

➌이상호 (2010), [건설경제기획특집] 건설新패러다임BIM에미래있다? 6. 사회기반시설

등토목시설의BIM, 건설경제, 2010. 4. 27

➍조병구, 양종호(2010), 대형 수자원 프로젝트의 BIM 기술 적용, CAD & Graphics,

2010(9), pp.98∼100.

➎심창수, 백영인(2010), 교량 건설 및 시공분야의 BIM 기술 적용, CAD & Graphics,

2010(9), pp.92∼94.

➏현대건설(2009), 용인시민체육공원조성사업턴키BIM활용계획서, pp.56-65.

➐ GS건설(2010a), 강릉아트센터BTL BIM활용계획서, pp.79-87.

➑ GS건설(2010b), 서울대학교병원지하복합진료공간사업BTL BIM활용계획서, pp.79-91.

➒ Jernigan F. E. (2008), BIG BIM little bim, 4Site Press, Maryland, p.323.

➓ Kymmell W. (2008), Building Information Modeling : Planning and managing

construction projects with 4D CAD and simulations, McGraw Hill, Newyork, p.270.